[發明專利]具有分形葉片的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器

有效

• 申請號: 201710023516.1
• 申請日: 2017-01-12
• 公開（公告）號: CN106838905B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 李鋼;徐綱;杜薇;盧新根;朱俊強;穆勇;尹娟;劉存喜;楊金虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F23D14/48
• 分類號: F23D14/48;F23D14/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種具有分形葉片的噴嘴，內層圓筒和外層圓筒同軸設置，內層圓筒圍成內層流道，內層圓筒和外層圓筒之間形成外層流道，分形葉片夾設于所述內層圓筒和外層圓筒之間；可燃混合物進入內層流道和外層流道，在分形葉片的作用下，外層流道的可燃混合物同時沿軸向和圓周方向運動，并與內層流道的可燃混合物匯合后噴出。本發明的噴嘴具有分形葉片，有利于提高噴嘴的旋流能力、穩定性和燃燒效率，抑制分形葉片上的流動分離、減小阻塞和流動損失。

技術領域

本發明涉及燃燒裝置領域，尤其是一種可以提高燃燒器的效率和穩定性、拓寬回火裕度、減小污染物排放噴嘴，其特別適用于燃氣輪機、工業燃燒器、加熱器、加熱爐等。

背景技術

燃氣輪機由于單機體積小和輸出功率大等特點，廣泛應用于電力、航空、石油化工等行業。由于能源危機和環境惡化，急需發展高效清潔燃燒室，要求燃燒室具有點火可靠、燃燒穩定、效率高及低排放等特性。當前我國環境污染問題十分嚴重，發展燃氣輪機清潔燃燒技術十分迫切。燃氣輪機廠商已經開發了多種清潔燃燒技術，如貧預混燃燒技術、稀相預混預蒸發技術、貧油直噴技術以及催化燃燒技術等，這些技術雖然可以有效降低污染物的排放，但都面臨燃燒不穩定的問題、而且這件燃燒器結構復雜、零部件多。其它工業燃燒器也面臨類似的問題。

因而，亟需一種結構簡單緊湊、零部件少、燃燒穩定、污染物排放低的燃燒裝置。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種具有分形葉片的噴嘴、噴嘴陣列和燃燒器。

(二)技術方案

本發明提供了一種具有分形葉片的噴嘴，包括內層圓筒、外層圓筒和分形葉片，其中，所述內層圓筒和外層圓筒同軸設置，所述內層圓筒圍成內層流道，所述內層圓筒和外層圓筒之間形成外層流道，所述分形葉片夾設于所述內層圓筒和外層圓筒之間；可燃混合物進入所述內層流道和外層流道，在所述分形葉片的作用下，所述外層流道的可燃混合物同時沿軸向和圓周方向運動，并與所述內層流道的可燃混合物匯合后噴出。

優選地，所述分形葉片包括由上游至下游方向分布的多級分形葉片，每級分形葉片包括多個葉片，所述葉片具有相對于軸向的傾角。

優選地，所述多級分形葉片的數目按照2^n-1倍的規律增多，上一級分形葉片的每個葉片對應下一級分形葉片的兩個葉片，下一級分形葉片的所述兩個葉片對稱布置在上一級分形葉片的所述葉片的兩側。

優選地，還包括：網孔板，其設置于內層流道，可燃混合物經網孔板進入內層流道。

優選地，還包括：在所述分形葉片、網孔板和內層圓筒上涂覆有催化劑涂層。

優選地，所述葉片的上游端修形為燕尾形、鋸齒形、圓弧形或多圓弧形。

優選地，所述外層圓筒的上游段為中空腔體；所述分形葉片為中空結構，形成一內部燃料通道，所述分形葉片的尾緣和/或前緣開有第一燃料噴射孔，其連接外層圓筒中空腔體內壁的側面開口；外層圓筒中空腔體內壁與分形葉片側面開口對應的位置也具有開口，中空腔體與分形葉片的內部燃料通道連通；燃料或空氣進入中空腔體，然后進入分形葉片的內部燃料通道，并由分形葉片的第一燃料噴射孔噴射至外層流道，與進入外層流道的空氣或燃料摻混形成可燃混合物。

優選地，所述分形葉片連接內層圓筒的側面開有第二燃料噴射孔；內層圓筒與第二燃料噴射孔對應的位置開有通孔，通過第二燃料噴射孔與通孔，分形葉片的內部燃料通道與內層流道連通；燃料或空氣經中空腔體進入分形葉片的內部燃料通道，一部分燃料或空氣由第一燃料噴射孔噴射至外層流道，與進入外層流道的空氣或燃料摻混形成可燃混合物，另一部分燃料或空氣通過第二燃料噴射孔進入內層流道，與進入內層流道的空氣或燃料進行摻混，形成可燃混合物。